专利名称：通过有效选择帧内预测模式组来对图像编码/解码的方法和装置的制作方法
技术领域：
本公开在一些实施方式中涉及选择有效的巾贞内预测(intra-prediction)模式集来进行视频编码/解码的方法和装置。更具体地，本公开在一些实施方式中涉及视频编码/解码方法和装置，所述方法和装置基于相邻像素的方向性来选择预测模式集，使得省略对用于选择预测模式集的附加信息的编码并且压缩性能得到提高。
背景技术：
这部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息并且可能不构成现有技术。随着包含互联网的信息和通信技术的发展，在文本和语音通信之外视频通信已经增多。传统的以文本为中心的通信方案难以满足消费者的各种需要，因而增加了可包括诸如文本、图像、音乐等各种类型的信息的多媒体服务。多媒体数据量很大，因而多媒体数据需要大容量的存储介质以及需要用于发送的宽的带宽。因此，为了发送包括文本、图像以及音频数据的多媒体数据，可能需要一种压缩编码方案。压缩数据的基本原理是移除数据冗余因素的处理。当相同的颜色或对象在一幅图像中重复时可以通过移除空间冗余来压缩数据，当在视频帧的相邻帧之间出现很少的变化或者在音频信号中重复相同的音符时可以通过移除时间冗余来压缩数据，或者考虑到人类视觉和感知对高频率不敏感的情况可以通过移除心理视觉(psychovisual)冗余来压缩数据。在这些视频压缩方法中，业界选择了 H.264来进行AVC(高级视频编码)，其具有比MPEG-4 (运动图像专家组-4)更优的压缩效率。作为提高压缩效率的方案之一，H.264使用方向性帧内预测(下文简称为帧内预测)来移除帧内的时间相似性。帧内预测通过在预定方向上复制在当前子块的上侧和左侧位置与当前子块相邻的像素来预测当前子块的值，并且仅对当前块像素值和预测块像素值之间的差异进行编码。另一方面，巾贞间预测(inter-prediction)(时间预测)参考位于时间上不同位置的巾贞的范围来执行预测。帧间预测是帧间预测的补充。本质上对于这两种预测方法，更有利的一种方法会取代另一种被选择来对图像进行编码。根据依据传统的H.264标准的帧内预测，基于具有更早的编码顺序的另一块产生当前块的预测块。然后，对从当前块中减去预测块而获得的值进行编码。对于发光组件，预测块由4x4的块或16x16的宏块产生。对于每个4x4的块有九种可选择的预测模式，并且对于每个16x16的块有四种可选择的预测模式。在这些预测模式中，根据H.264的视频编码器选择在当前块和预测块之间弓I起最小差异的预测模式。可能有多个可选择的预测模式集而不是单个集。随着多个可选择预测模式集被提供，存在与在预测模式集中选择什么有关的附加编码信息的问题
发明内容
技术问题用于解决上述问题的本公开的一实施方式通过基于相邻像素的方向性选择预测模式集并且省略了用于选择预测模式集的附加信息的编码来提供压缩性能的提高。技术方案本公开的实施方式提供了一种视频编码/解码装置，该视频编码/解码装置包括:视频编码器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块，通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块，通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块，并且对所述经变换和量化的残留块进行编码；以及视频解码器，其用于通过接收编码数据来对经变换和量化的残留块进行重建，通过对重建的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块，通过使用待重建的当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，基于所选择的帧内预测模式集来产生待重建的所述当前块的预测块，并且通过将重建的残留块与待重建的所述当前块的所述预测块相加来重建所述当前块。本公开的另一实施例提供一种视频编码装置，该视频编码装置包括:帧内预测器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块；减法器，其用于通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块；变换器和量化器，其用于通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块；以及编码器，其用于对所述经变换和量化的残留块进行编码。本公开的又一实施方式提供一种视频解码装置，该视频解码装置包括:解码器，其用于通过接收编码数据来重建经变换和量化的残留块；逆量化器和逆变换器，其用于通过对所述经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块；帧内预测器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集来产生预测块；以及加法器，其用于通过将所重建的残留块和所述预测块相加来重建所述当前块。本公开的又一实施方式提供了一种视频编码/解码方法，该视频编码/解码方法包括以下步骤:执行视频编码的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块，通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块，通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块，并且对所述经变换和量化的残留块进行编码；以及执行视频解码的步骤，该步骤用于通过接收编码数据来对经变换和量化的残留块进行重建，通过对重建的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块，通过使用待重建的当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，基于所选择的帧内预测模式集来产生待重建的所述当前块的预测块，并且通过将重建的残留块与待重建的所述当前块的所述预测块相加来重建所述当前块。本公开的又一实施例提供一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤:执行帧内预测的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块；执行减法的步骤，该步骤用于通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块；执行变换和量化的步骤，该步骤用于通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块；以及执行编码的步骤，该步骤用于对所述经变换和量化的残留块进行编码。本公开的又一实施方式提供一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤:执行解码的步骤，该步骤用于通过接收编码数据来重建经变换和量化的残留块；执行逆量化和逆变换的步骤，该步骤用于通过对所述经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块；执行帧内预测的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集来产生预测块；以及执行加法的步骤，该步骤用于通过将所重建的残留块和所述预测块相加来重建所述当前块。有益效果根据如上描述的本公开，基于相邻像素的方向性来选择预测模式集，因此省略了用于选择预测模式集的编码附加信息从而提高了压缩性能。
图1为示意性示出了根据本公开的一个或更多实施方式的视频编码装置的框图；图2为示出了帧内预测器110的结构的图；图3为示出了大小为4x4的当前块的像素(a p)以及与该当前块相邻的像素(A M)的图；图4为示出了帧内预测模式集类型的图；图5为示出了模式集选择器112选择模式集的过程的流程图；图6为示出了根据本公开的一实施方式的视频编码方法的流程图；图7为示意性示出了根据本公开的实施方式的视频解码装置的结构的框图；图8为示出了帧内预测器730的结构的图；以及图9为示出了根据本公开一实施方式的视频解码方法的流程图。
具体实施例方式下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。在以下描述中，相同的参考标号指明相同的元素，即使它们是在不同的附图中示出的。此外，在本公开的以下描述中，为了清楚起见，将省略并入本文的已知功能和结构的详细描述。另外，在描述本公开的组件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)之类的术语。这些术语仅仅是为了将一个组件与另外的组件相区分的目的，而不是暗示或建议组件的实质、顺序或序列。如果一个组件被描述为“连接”、“耦接”或“链接”到另一组件，则这可能意味着这些组件不仅是直接“连接”、“耦接”或“链接”的，而且还可以经由第三方组件间接“连接”、“耦接”或“链接”。视频编码装置和视频解码装置可以对应于诸如PC (个人计算机)、笔记本计算机、PDA (个人数字助理)、PMP (便携式多媒体播放器)、PSP (便携式游戏机)，无线通信终端，智能电话，电视等用户终端，可以对应于诸如应用服务器，业务服务器等服务器终端，或者可以对应于各种设备，所述各种设备包括诸如与各种设备或有线/无线通信网络进行通信的通信调制解调器之类的通信设备、存储用于对图像进行编码或解码或者用于对解码或编码执行帧间/帧内预测的各种程序和数据的存储器、用于执行程序来实现计算和控制的微处理器等。
并且，可以通过诸如互联网，无线个域网(WPAN)，无线局域网(WLAN)，WiBro (无线宽带，也就是WiMAx)网络，移动通信网络等有线/无线通信网络或者通过诸如线缆，USB(通用串行总线)等各种通信接口，实时地或非实时地向视频解码装置发送由视频编码装置编码成比特流的图像，并且该比特流可以在视频解码装置中被解码并且可以被重建为视频，然后该视频可以被回放。一般来说，视频可以由一系列图片形成，并且每个图片均可以被划分成预定区域，例如帧或块。一个图像区域可以被划分成块，可基于编码方案将划分的块分类为帧内块(intra-block)或巾贞间块(inter-block)。巾贞内块指的是基于巾贞内预测编码方案编码的块。帧内预测编码方案通过使用将要执行编码的当前图片中待重建的已经被编码和解码的块的像素来预测当前块的像素以产生预测块，并且对预测块与当前块的像素差异进行编码。帧间块是基于帧间预测编码方案而进行编码的块。帧间预测编码方案通过参考至少一个过去的图片或一个将来的图片来预测当前图片中的当前块以产生预测块，并且对该预测块与当前块的差异进行编码。这里，在对该当前图片进行编码或解码时参考的帧被称为参考帧。图1为示意性示出了根据本公开的一个或更多实施方式的视频编码装置的框图。根据本公开一实施方式的视频编码装置100可以包括帧内预测器110、帧间预测器120、减法器130、变换器和量化器140、编码器150、逆量化器和逆变换器160、加法器170以及帧存储器180。期望进行编码的图像可以以宏块为单位输入。在本公开中，该宏块为MxN形式，其中每个M和N均可以具有2n的大小，并且M和N可以相同或者彼此不同。因此，该宏块可以等于或大于H.264的宏块。是帧内预测器110或帧间预测器120的预测器可以通过预测当前块来产生预测块。也就是说，预测器110或120可以预测在图像中将要进行编码的当前块的各个像素的像素值，并且可以产生预测块，所述预测块具有各个像素的预测像素值。这里，该预测器110或120可以通过帧内预测器110执行的帧内预测或者通过帧间预测器120执行的帧间预测来预测当前块。该帧间预测器120可以使用不同帧来产生预测块以预测当前宏块。也就是说，帧间预测器120可以基于在已经经历了编码处理并且被解码的先前帧中帧间预测器120的模式通过运动估计来产生运动矢量，并且在运动补偿处理中使用该运动矢量来产生预测块。帧内预测器110通过使用相邻块的像素来预测当前块的像素以产生帧内预测块，并且通过基于该相邻块的像素之间的相互关系或者帧内预测块的像素之间的相互关系对帧内预测块选择性地执行滤波来产生预测块。也就是说，帧内预测器110可以通过使用当前宏块中的已经编码并且已经重建的相邻像素、基于帧内预测器110的模式来产生预测块。减法器130通过从当前块中减去预测块来产生残留块。也就是说，该减法器130计算将要编码的当前块的各个像素的像素值与从帧内预测器110或帧间预测器120产生的预测块的像素值之间的差异，从而产生该残留块，其具有块形式的残留信号。变换器和量化器140将从减法器130产生的残留信号变换并量化为一频率系数从而产生经变换和量化的残留块。这里，合适的变换方法可以是将空域中的图像信号转换为频域信号的方案，例如阿达马变换或者基于离散余弦变换的整数变换(下文简称为整数变换)。可以使用诸如DZUTQ (死区统一阈值量化，下文称为‘DZUDQ’)或量化加权矩阵(Quantization Weighted Matrix)等作为量化方案。编码器150对由变换器和量化器140变换和量化的残留块进行编码以产生编码数据。可以采用熵编码方案作为该编码方案，但这也不作为限制，而且可以使用各种编码方法。此外，编码器150可以在编码数据中包括通过对量化的频率系数进行编码而获得的比特流以及解码该编码比特流时所需的各种信息。也就是说，编码数据可以包括第一字段和第二字段，第一字段包括通过编码CBP (coded block pattern，编码的块模式)而获得的比特流、德尔塔(delta)量化参数和量化频率系数，第二字段包括用于预测的信息的比特(例如，在帧内预测情况下的帧内预测模式、在帧间预测情况下的运动矢量等等)以及其他比特。逆量化器和逆变换器160对由变换器和量化器140变换的和量化的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换，以重建残留块。逆量化和逆变换可以是由变换器和量化器140所执行的变换和量化的相逆处理。也就是说，逆量化器和逆变换器160可以基于从变换器和量化器140产生并传送的与变换和量化相关的信息(例如，变换和量化类型的信息)通过反向地执行由变换器和量化器140所执行的变换和量化方案来执行逆量化和逆变换。加法器170通过将由预测器110或120预测的预测块与由该逆量化器和逆变换器160进行逆量化和逆变换的残留块相加来重建当前块。帧存储器180存储由加法器170重建的块，并且在帧内预测或帧间预测期间将所存储的块用作参考块来产生预测块。图2为示出了帧内预测器110的结构的图。帧内预测器110通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并采用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块。如图2所示，帧内预测器110可以被配置为包括模式集选择器112和预测块产生器 114。图3为示出了大小为4x4的当前块的像素(a p)以及与该当前块相邻的像素(A M)的图。图4为示出了帧内预测模式集类型的图。模式集选择器112使用相邻块的像素来选择帧内预测模式。模式集选择器112基于该相邻块的像素之间的相互关系来选择帧内预测模式集。该相互关系可以对应于相邻块的像素之间的标准差(standard deviation)或方差(variance),但是本公开并不限于此。该模式集选择器112可以基于等式I和等式2的方差来计算相邻块的像素之间的相互关系。
权利要求
1.一种视频编码/解码装置，该视频编码/解码装置包括: 视频编码器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块，通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块，通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块，并且对所述经变换和量化的残留块进行编码；以及 视频解码器，其用于通过接收编码数据来对经变换和量化的残留块进行重建，通过对重建的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块，通过使用待重建的当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，基于所选择的帧内预测模式集来产生待重建的所述当前块的预测块，并且通过将重建的残留块与待重建的所述当前块的所述预测块相加来重建所述当前块。
2.一种视频编码装置，该视频编码装置包括: 帧内预测器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块； 减法器，其用于通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块； 变换器和量化器，其用于通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块；以及 编码器，其用于对所述经变换和量化的残留块进行编码。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述帧内预测器包括: 模式集选择器，其用于基于所述当前块的所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集；以及 预测块产生器，其用于通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生所述预测块。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述帧内预测器基于所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述相互关系包括所述相邻块的所述像素之间的标准差或方差。
6.一种视频解码装置，该视频解码装置包括: 解码器，其用于通过接收编码数据来重建经变换和量化的残留块； 逆量化器和逆变换器，其用于通过对所述经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块； 帧内预测器，其用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集来产生预测块；以及 加法器，其用于通过将所重建的残留块和所述预测块相加来重建所述当前块。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述帧内预测器包括: 模式集选择器，其用于基于所述当前块的所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集；以及 预测块产生器，其用于通过使用所选择的帧内预测模式集和由所述解码器重建的预测模式信息来产生所述预测块。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述帧内预测器基于所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述相互关系包括所述相邻块的所述像素之间的标准差或方差。
10.一种视频编码/解码方法，该视频编码/解码方法包括以下步骤: 执行视频编码的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块，通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块，通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块，并且对所述经变换和量化的残留块进行编码；以及 执行视频解码的步骤，该步骤用于通过接收编码数据来对经变换和量化的残留块进行重建，通过对重建的经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块，通过使用待重建的当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，基于所选择的帧内预测模式集来产生待重建的所述当前块的预测块，并且通过将重建的残留块与待重建的所述当前块的所述预测块相加来重建所述当前块。
11.一种视频编码方法，该视频编码方法包括以下步骤: 执行帧内预测的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块； 执行减法的步骤，该步骤用于通过从所述当前块中减去所述预测块来产生残留块； 执行变换和量化的步骤，该步骤用于通过对所述残留块进行变换和量化来产生经变换和量化的残留块；以及 执行编码的步骤，该步骤用于对所述经变换和量化的残留块进行编码。
12.根据权利要求11所述的方法，其中执行所述帧内预测的步骤包括: 执行模式集选择的步骤，该步骤用于基于所述当前块的所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集；以及 执行预测块产生的步骤，该步骤用于通过使用所选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生所述预测块。
13.根据权利要求11所述的方法，其中执行所述帧内预测的步骤包括: 基于所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述相互关系包括所述相邻块的所述像素之间的标准差或方差。
15.一种视频解码方法，该视频解码方法包括以下步骤: 执行解码的步骤，该步骤用于通过接收编码数据来重建经变换和量化的残留块；执行逆量化和逆变换的步骤，该步骤用于通过对所述经变换和量化的残留块进行逆量化和逆变换来重建残留块； 执行帧内预测的步骤，该步骤用于通过使用当前块的相邻块的像素来选择帧内预测模式集，并且通过使用所选择的帧内预测模式集来产生预测块；以及 执行加法的步骤，该步骤用于通过将所重建的残留块和所述预测块相加来重建所述当前块。
16.根据权 利要求15所述的方法，其中执行所述帧内预测的步骤包括: 执行模式集选择的步骤，该步骤用于基于所述当前块的所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集；以及 执行预测块产生的步骤，该步骤用于通过使用所选择的帧内预测模式集和在所述解码步骤中重建的预测模式信息来产生所述预测块。
17.根据权利要求15所述的方法，其中执行所述帧内预测的步骤包括: 基于所述相邻块的所述像素之间的相互关系来选择所述帧内预测模式集。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述相互关系包括所述相邻块的所述像素之间的标准差或方差。
全文摘要
本发明的一种实施方式涉及通过有效选择帧内预测模式组来对图像编码/解码的方法和装置。本发明的实施方式涉及用于对图像编码/解码的方法和装置，该方法和装置包括使用与当前块相邻的块的像素来选择帧内预测模式集并且使用选择的帧内预测模式集中的一个预测模式来产生预测块，因而能够提高压缩性能。
文档编号H04N7/26GK103210646SQ201180053544
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者宋振翰, 林晶娟, 郑太荣, 金容熏, 郑济昌 申请人:Sk电信有限公司